SLUTTRAPPORT Sammenhengen mellom mental arbeidsbelastning og prestasjon hos skogsmaskinførere, en pilotstudie. Mål Å belyse hvordan ulike arbeidsvilkår påvirker den mentale arbeidsbelastningen for skogsmaskinførere. Bakgrunn I norsk skogbruk finnes det ca. 250 bedrifter som jobber med maskinell tynning og hogst. Disse representerer en viktig del av den norske skog-baserte verdikjeden, og avvirker rundt 8-10 millioner m3 tømmer per år. Norske entreprenørbedrifter har som regel mellom to og fem ansatte maskinførere. Skogsarbeidet er historisk kjent for å være et fysisk krevende yrke. Med økt mekanisering de siste fire tiår, har skogsarbeiderens hverdag blitt drastisk endret. Utviklingen har gått fra en ekstremt fysisk intensiv type arbeid [1] til en sterkt mekanisert og teknologisert type arbeid som krever høyere grad av kognitive prosesser [2]. Moderne skogsmaskiner har svært komplekse operative grensesnitt sammenliknet med andre industriproduksjonssystemer. Førerne jobber alene i en førerhytte der de styrer med mer enn 10 elektro-hydrauliske operasjoner på hver joystick, og rundt 3500 trykker per time for å opprettholde en akseptabel produksjonshastighet [3]. Operatørene må velge riktig behandling av trær med ulik verdi, kvalitet og dimensjon. Dette innebærer vurdering av ca. 2 trær i minuttet, over en 8-10 timers arbeidsdag. De må også ta hensyn til nye prismatriser og kvalitetskrav som oppdateres via GSM-nettet flere ganger daglig. I tillegg må operatøren stadig navigere maskinen gjennom til dels ekstremt terreng, ta hensyn til viktige biotoper, grenser og kulturminner, og unngå skade på jorda. Dette samtidig som det må holdes full bevissthet rundt sikkerhet. Drift og vedlikehold av nye skogsmaskiner krever spesifikke ferdigheter og kontinuerlig konsentrasjon; begge begrepene har en sterk innflytelse på driftseffektivitet og sikkerhet. Resultatene fra tidligere forskning på forbedring av operatørens ytelse gjennom opplæring har resultert i en foreløpig forståelse for de kognitive vansker som forbindes med å operere ganske enkle joystick-lignende kontroller for en taubane [4]. Moderne skogsmaskiners multifunksjonalitet setter imidlertid krav også til tilstrekkelige dataferdigheter og vedvarende situasjonsforståelse hos operatørene. Som forklart av Gellerstedt [3] så er operasjon av skogsmaskiner en svært kompleks aktivitet som krever gjennomføring av samtidige håndbevegelser for å utføre ofte overlappende funksjoner.
Begrepet mental arbeidsbelastning spenner vidt, har mange fasetter, og kan generelt defineres som; operatørenes opplevde krav til oppmerksomhet for adekvat oppgaveløsing i en gitt, spesifikk, arbeidssituasjon. I en avgrenset kontekst ser man da på forholdet mellom operatørenes motivasjonsbaserte kapasitet, og faktiske krav til den konkrete oppgaven som skal løses. [5] Det er en sammenheng mellom lave til moderate nivåer av mental arbeidsbelastning, og akseptable mål for operatørens ytelse. I denne sammenheng er høy mental arbeidsbelastning forbundet med økte krav til informasjonsbehandling som fører til lavere ytelse.[6] Vurdering av mental arbeidsbelastning er dessuten viktig for å øke både effektiviteten og sikkerheten på arbeidsplassen. Regulering av oppgavenes intensitet er derfor viktig for at operatørene skal kunne arbeide vedvarende uten under- eller overbelastet. Balansert arbeidsbelastning bidrar til å sikre langsiktig og stabil produktivitet, økt driftssikkerhet, komfort og påfølgende helsegevinst. Skogsmaskinføreres effektivitet er for øvrig korrelert med egen oppfattelse av trivsel, som er en funksjon av bl.a. arbeidsmengde (således helse) og sikkerhet [7, 8]. En fysisk og psykisk ubalansert arbeidsbelastning har sterk innvirkning, ikke bare på hogst-systemets produktivitet, men også på operatørenes sikkerhet. Risikonivået til flere av de oppgavene som utføres (reparasjon, vedlikehold osv.), er relativt høyt. Derfor må oppmerksomheten være skjerpet, siden alle former for distraksjon kan føre til alvorlige ulykker [9]. Gjennomføring Feltarbeidet ble gjennomført i løper av sommer (16-21/06/2015) og vinter (30/11-04/12/2015), dette for å inkludere årstidsvariasjoner i analysen. Data om subjektive og fysiologisk arbeidsbelastning ble samlet i samarbeid med maskinførerne som jobber i Glåmdal Skogservice. Seks førere deltok i testen. Hver fører fikk påmontert med en liten EKG som har kontinuerlig logget og lagret data i 5 døgn (gjennomsnitt), for å måle puls og pulsvariabilitet (figur 1).
Figur 1: EKG plassering på førerne På denne måten vurderte vi prestasjoner og stress. I tillegg til denne målingen fylte hver operatør ut et skjema for selvvurdering (NASA TLX) av egen arbeidsbelastning. Dette for å kunne sammenligne objektive og subjektive observasjoner. Skjemaet ble fylt ut hver arbeidsdag etter fem timer kontinuerlig arbeid. Produksjonsdata ble også samlet daglig på samme dato i tillegg til arbeidsmiljøforhold. Disse produksjonsdataene ble sammenlignet med fysiologiske målinger (fysiologiske måling av mental arbeidsbelastning) og med spørreskjema NASA TLX test (subjektive måling av mental arbeidsbelastning). Herunder opplysninger om lysforhold og type oppgaver. Dataene ble analysert med hensyn til sesongvariasjoner (i form av lys, temperatur og grunnforhold) og vi forventet ut fra dette å se en effekt på mental arbeidsbelastning hos operatørene. Førerhytten ble også lagt inn i dette grunnlaget. Feltarbeid og subjektive arbeidsbelastning data: Denne delen av prosjektet innebærer at førerne måtte fylle et skjema for vurdering av egen mentale arbeidsbelastning. Denne subjektive undersøkelsen viser forskjellen mellom hva vi kvantitativt kunne måle og hvordan førerne kvalitativt opplevde påvirkning av arbeidsbelastning. En introduksjon til undersøkelsen og en forklaring av grunn og vurderingsskalaer ble tildelt til førerne, sammen med det daglige utfyllingsskjemaet (Vedlegg 1). Begrepet arbeidsbelastning knyttes i dette tilfellet til arbeidsoppgaver i maskin, i tillegg til personlige egenskaper hos arbeidstakeren, slik som ferdigheter, motivasjon og følelser. Arbeidstid og hviletid er viktig for å utføre en god jobb og for å forebygge skader og ulykker.
Hvis man jobber og ikke minst kjører en maskin i en tilstand hvor man er for trøtt og hvor man ikke har fått tid til hvile, så vil risikoen for skader og ulykker øke. Økt arbeidsbelastning hos føreren kan ha sikkerhetsmessige konsekvenser. Med testen var det mulig å undersøke om hvorvidt en forsøksperson opplever økt eller redusert arbeidsbelastning. Førerne måtte gradere intensitet av seks forskjellige kondisjoner fra 1 til 10. Definisjoner i testen: Navn Ytterpunkter Beskrivelse Mentale forespørsel Lav/Høy Hvor mye du tenker, bestemmer, beregner, husker undersøker, ser etc.? Fysiske krav Lav/Høy Hvor mye fysisk aktivitet var nødvendig? Tidsmessige krav Lav/Høy Hvor mye tidspress har du? Ytelse/Prestasjon God/Dårlig Hvor fornøyd var du med dine oppgaver? Anstrengelse Lav/Høy Hvor hardt du måtte jobbe (mentalt og fysisk)? Frustrasjon Lav/Hoy Hvor usikker, motløs, stresset og irritert du er mot hvor sikker, glad, avslappet og selvtilfreds du er med oppgaven? Vi brukte et gjennomsnitt av vurdering taler for å beregne krav av hver arbeidsdag. Resultatene viser at førerne opplevde et generell høyere krav med lignende oppgave etterspørsel i vinter forhold i.e. dårlig lys (figur 2). Figur 2:Nasa TLX poengene i mørk forhold (Light 0) og vanlig lys forhold (Light 1) Med hensyn til relasjon mot produktivitet, viser resultatene et høyere krav med økt produktivitet (figur 3).
Figur 3: Sammenheng mellom Nasa tlx og daglig produktivitet. Med hensyn til relasjon mot aktivitet: foryngelseshogst (c), tynning (t) eller andre (n) (i.e. flytning av maskin), resultatene viser at foryngelseshogst resulterer i et opplevd høyere krav (figur 4). Figur 4: NASA tlx resultater per aktivitet, foryngelseshogst (c), tynning (t) eller andre i.e. flytting av maskin (n). Feltarbeid og fysiologiske måling:
De fysiologiske målingene som er brukt for å vurdere mental belasting er puls (HR) og variabilitet (RMSSD og PNN50). Puls variabilitet ble beregnet av puls. Om puls: Lav hvilepuls er sunt. Høy hvilepuls er i de fleste tilfeller usunt. Gjennomsnittlig hvilepuls i befolkningen er i underkant av 50 hjerteslag i minuttet. Hvilepulsen vil typisk øke ved kortvarig eller lang-varig stress, overtrening, for lavt fysisk aktivitetsnivå, eller andre vaner som ikke er forenlig med god helse. Hvilepulsen synker med sunn livsførsel og positive tiltak for å skape forbedring. Når hvilepulsen ligger betydelig over gjennomsnittet over lengre tid, uten at du vet årsaken, kan det være verdt å undersøke om det er tiltak som kan gjøres for å skape bedre hvile. Mange tror at hvilepulsen øker mye med alderen. Våre undersøkelser tyder imidlertid på at økt hvilepuls er sterkere knyttet til livsførsel enn til alder. Om pulsvariabilitet (HRV): Når vi puster inn går pulsen opp og når vi puster ut går den ned. Vår evne til å endre pulsen på denne måten kalles variabilitet (HRV). Pulsen kan endres enten bevisst eller ubevisst på denne måten. Høy variabilitet er sunt. For lav variabilitet er et tegn på et tiltak bør settes inn for å skape forbedring. Kondisjonsutøvere har typisk svært høy variabilitet og hjertepasienter, personer med depresjon etc. har ofte lav variabilitet. HRV er et så klart tegn på sunnhet at jordmødre kan bestemme at barn skal fødes umiddelbart med keisersnitt hvis variabiliteten blir for lav. HRV synker med alderen og stiger ved sunn livsførsel som inkluderer hensiktsmessig fysisk aktivitet. Om pnn50: Fra EKG-registreringene beregnes det serier med tidsintervaller mellom etterfølgende hjerteslag. Disse måles i millisekunder (ms), og kalles RR- eller NN-intervaller (NN står for normalt til normalt slag). Tids-domene (time domain)-hjertefrekvensvariabilitet er statistisk kartlegging av RR-intervallene i en registrering, f.eks. andelen som er 50 ms lengre enn det forutgående hjerteslaget (pnn50). HRV og pnn50 i kombinasjon med selvvurdering skjema er brukt i vitenskapelig analyse mens den tredje indikator (sleep-score) bare er en info til førerne. Med sleep-score skal de få en indikator på den livsstil de lever og økt oppmerksomhet om det vil bidra til å oppnå en sunnere livsstil. Sleep score gir uttrykk for hvor godt restituert du er etter en natt. Jo høyere tallet er jo bedre uthvilt er du, objektivt sett. Ofte stemmer Sleep scoren din med følelsen din, men ikke alltid. Det er store variasjoner, både blant idrettsutøvere og oss andre, med hensyn til hvor godt vi kjenner oss selv. Vår søvn er resultatet av det livet vi har levd. De siste timene om dagene har størst innflytelse, men hele livet med ro eller stress, trening, inaktivitet og nytelse speiles i søvnen. Som du reder, ligger du, bokstavelig talt. Hvis du gjennomfører tiltak og øker din Sleep score har dette positiv innvirkning på svært mange områder. Du kan gjerne sammenligne det med at du blir yngre og får økt kapasitet på de fleste områder. De fleste har Sleep score over 20. Sunn ungdom har opp mot 100 og kondisjonsutøvere kan få en Sleep score på langt over 100. Hvis Sleep score er kontinuerlig lav kan det være hensiktsmessig å vurdere tiltak for å forbedre restitusjonen. Når du er mer uthvilt jobber du mer uanstrengt. Du kan levere generelt høyere kvalitet, du forstår andre mennesker bedre, og uttrykker deg bedre. I tillegg orker du mer enten fysisk arbeid eller mentalt arbeid.
Resultatene viser at det er en forskjell mellom gode og dårlige lysforhold og målte stress i form av HRV (figur 5). En høy RMSSD betyr et lavt stressnivå mens en lavere RMSSD betyr at man er mer stresset. Figur 5:RMSSD i dårlige (0) og gode (1) lysforhold Produksjonsdata ble samlet inn fra skogsmaskiner som jobber for Nortømmer (Glåmdal Skogservice). Daglige produksjonsdata ble sammenlignet med fysiologiske målinger (fysiologiske måling av mental arbeidsbelastning) og som tidligere nevnt med spørreskjema NASA TLX test [10] (subjektive måling av mental arbeidsbelastning), med forskjellige lysforhold, miljøer og oppgaver. Med hensyn til produktivitet, viser resultatene at det er korrelasjon mellom høy produktivitet og høyt stressnivå uavhengig av lysforhold. Samtidig viser observasjonene at man ved lavere produktivitet (opp til ca. 100 m3/dag) lys forhold har en negativ korrelasjon med stress nivå (figur 6).
Figur 6:Relasjon mellom produktivitet og RMSSD i dårlige lysforhold (0) og gode lysforhold (1) Som vist også i fig. 5 ser vi at målingene viser et generelt lavere stress nivå på gode lysforhold sommerstid og et høyere stress nivå under dårlige lysforhold om vinteren. Økt innslag av undervegetasjon fører til en høyere stress nivå. Mykere terreng og dårlig lysforhold innebærer samtidig også høyere stressnivå. Det samme gjelder lokal topografi: ujevnt terreng og vinterforhold.. Figur 7 viser resultatene av NASA tlx (venstre) og av målt stress med hjerte variabilitet (høyre) i forbindelse til mengden hinder i terrenget. Vi ser at et ujevnt terreng (grad 1 i denne studien mange store hinder flere høyere enn 80 cm definert som grad 5 på terreng typ skjema [11]) fører til et høyere nivå av opplevde stress (NASA tlx) og det er vist også på den høyre figur med den målt stress nivå. Figur 7: Relasjon mellom selv vurdering (NASA tlx test) venstre, hjerte variabilitet (RMSSD)- høyre og terrengsjevnhet
I forhold til bæreevne av terreng viser resultatene at førerne opplevde mer stress med mykt terreng (grad 5) til venstre i figur 8 men dette underbygges ikke av resultatene fra direkte målinger, som viser redusert stress. Årsaken til dette antas å ligge i produktiviteten og i arbeidstempo. I de tørre dagene som produktiviteten var høyere (figur 9), slik synes sammenhengen mellom tidspress og stress sterkere enn korrelasjonen mellom miljøforhold (terrengs bæreevne) og stress. Selv om førerne opplevde et høyere stressnivå da de opererte i lett terreng viser den målte hjerte variabilitet at de var mer stresset på fast terreng. Figur 8:Relasjon mellom selv vurdering (NASA tlx) - venstre, hjerte variabilitet (RMSSD) høyre og bæreevne av terreng; 1 representerer fast terreng, 5 representerer myk terreng Productivity (m3/day) 0 50 100 150 200 250 1 2 3 4 5 Terrain Bearing Capacity Figur 9: Sammenheng mellom produktivitet og bæreevne av terreng. I løpet av dagens forløp viser analysen at rmssd synker mot slutt av arbeidsdagen, en trend som er mer tydelig i dårlige lysforhold (vinter). Det betyr at stress nivå er høyere når førerne
gjør vedlikeholdsarbeid, og spesielt vinterstid. Tidligere forskning har vist at det er en sammenheng mellom disse miljøforholdene og registrerte skader [12]. Deltakere fikk en personlig rapport for testperioden. Det omfattet analyse av forestillinger og anbefaling om hvordan de kunne forbedre livsstilen deres. Rapporten er ikke inkludert i den sluttrapporten på grunn av etiske og personvernhensynene saker. Resultatene (bare 2 av 6 deltakere) for sommer data (gode lys forhold) ble presentert på NES2015 Konferansen på Lillehammer (i vedlegg 2 er konferansen vitenskapelig artikkel på engelsk). Simulatoren var beklageligvis ute av stand derfor var datagrunnlaget kun fra feltarbeid. Prosjektet har vært vellykket både i forhold til første resultatene og besvarelsen fra deltakerne, samt gjennom mediedekning (http://www.glommen-skog.no/2015/07/30/mentalt-krevende-a-kjore-hogstmaskin/; http://forskning.no/jord-og-skog-skog-skogbruk/2015/07/til-skogs-med-hogstmaskin-oghjertemaler). resultatene fra prosjektet vil bli presentert på den «7th International Conference on Applied Human factors and Ergonomics». Artikkel ble akseptert for presentasjon. Konkusjon: Prosjektet har vist at det ved dårlige lys- og temperaturforhold kreves mer oppmerksomhet og konsentrasjon enn ved gode, vanlige sommer forhold, fra maskinførernes side. Dette er enda mer tydelig i resultatene ved slutten av arbeidsskiftet vinterstid når vedlikeholdsarbeidet er utført. Maskinene vedlikeholdes av operatørene hovedsakelig i skogen. Derfor de viktigste problemene i arbeidsmiljøet forårsaket av: kulde og mørke om vinteren; nødvendigheten av arbeid med bare hender; risikoen for å skli og falle i forbindelse med klatring opp til, og under arbeider på maskinen; samt tid vise behovet for stor styrke for å håndtere tunge maskindeler. Tidligere forskning i nordiske lander viser at ulykkes frekvens ved vedlikeholdsarbeid er høy. Sammenlignet med av drift av maskiner faktisknesten like høyt som i manuelt hogstarbeid med motorsag. Forebygging av helseskader og ulykker knyttet til vedlikeholdsarbeid er et vanskelig, men viktig spørsmål. De forbedrede arbeidsforhold i operatørens førerhus påvirker ikke at vedlikeholdet hovedsakelig gjøres utendørs. Det er derfor viktig å fortsette forskning på dette feltet og opprettholde fokus på skader/ulykke og nesten-ulykke under skogdrift. Denne type data bidrar å identifisere hvilke oppgaver og forhold som er farlig eller ikke. Referanser: 1. Vik, T. Ergonomic research in the Nordic Countries related to work in the forest. in Machines and People, The Interface. 2004. Hot Springs USA. 2. Nachreiner, F., Standards for ergonomics principles relating to the design of work systems and to mental workload. Applied ergonomics, 1995. 26(4): p. 259-263. 3. Gellerstedt, S., Operation of the single-grip harvester: motor-sensory and cognitive work. International journal of forest engineering, 2002. 13(2): p. 35-47.
4. Aalmo, G.O. and B. Talbot, Operator performance improvement through training in a controlled cable yarding study. International Journal of Forest Engineering, 2014. 25(1): p. 5-13. 5. Meshkati, N. and P. Hancock, Human mental workload. 2011: Elsevier. 6. Wilson, G.F. and F.T. Eggemeier, Mental workload measurement. Int. Encyclopedia of Human Factors and Ergonomic, 2006. 1: p. 504-506. 7. Konz, S. and S. Johnson, Work Design Industrial Ergonomics. 2000: Holcomb Hathaway Inc., Scottsdale, AZ. 8. Nicholls, A., L. Bren, and N. Humphreys, Harvester Productivity and Operator Fatigue: Working Extended Hours. 2004. 2004. 9. Lilley, R., et al., A survey of forest workers in New Zealand: Do hours of work, rest, and recovery play a role in accidents and injury? Journal of Safety Research; Journal of Safety Research, 2002. 10. Hart, S.G. and L.E. Staveland, Development of NASA-TLX (Task Load Index): Results of empirical and theoretical research. Human mental workload, 1988. 1: p. 139-183. 11. Berg, S. and N. Forshed, Terrängtypsschema för skogsarbete. 1982: Forskningsstift. Skogsarbeten. 12. Väyrynen, S., Safety and ergonomics in the maintenance of heavy forest machinery. Accident Analysis & Prevention, 1984. 16(2): p. 115-122. Ås, 08/03/2016 Giovanna Ottaviani Aalmo (NIBIO) Jarle Holt(OVERSKUDD)
Vedlegg 1 Mental arbeidsbelastning og prestasjon hos skogsmaskinførene Navn.
Fødselsdato.. Vekt. Høyde. Fysisk aktivitet i uka Års av erfaring som fører DATO. For teknisk veiledning og spørsmålene ring: Giovanna 980 30 422
Undersøkelse av arbeidsbelastning (NASA TLX TEST) Hensikten med denne undersøkelsen er å teste hvordan arbeidsbelastning påvirker prestasjonen til føreren. Hva er arbeidsbelastning? Denne knyttes til arbeidsoppgaver i maskin og egenskaper hos arbeidstakeren, slik som ferdigheter, motivasjon og følelser. Hvorfor er det viktig å måle arbeidsbelastning? Vi vet at arbeids- og hviletid er viktig for å utføre en god jobb og for å forebygge skader og ulykker. Hvis man jobber og ikke minst kjører en maskin i en tilstand der man er for trøtt og hvor man ikke har fått tid til hvile, så vil risikoen for skader og ulykker øke. Økt arbeidsbelastning hos føreren kan ha sikkerhetsmessige konsekvenser. Med testen er det mulig å undersøke om hvorvidt en forsøksperson opplever økt eller redusert arbeidsbelastning. Definisjoner i testen: Navn Ytterpunkter Beskrivelse Mentale forespørsel Lav/Høy Hvor mye du tenker, bestemmer, beregner, husker undersøker, ser etc.? Fysiske krav Lav/Høy Hvor mye fysisk aktivitet var nødvendig? Tidsmessige krav Lav/Høy Hvor mye tidspress har du? Ytelse/Prestasjon God/Dårlig Hvor fornøyd var du med dine oppgaver? Anstrengelse Lav/Høy Hvor hardt du måtte jobbe (mentalt og fysisk)? Frustrasjon Lav/Hoy Hvor usikker, motløs, stresset og irritert du er mot hvor sikker, glad, avslappet og selvtilfreds du er med oppgaven?
ARBEIDSDAGEN 1 Sted:. GPS:.. Våknet kl. På jobb kl. Begynt å kjøre kl. Lunsj mellom kl. og kl. Slutt å kjøre kl. Gikk fra jobb kl. Effektiv timer jobbet Til sengs kl. Typ av drift: foryngelseshogst tynning Maskintype og alder Skogtetthet (Trær/daa) cirka: Bæreevne av terreng : Fast 1 2 3 4 5 myk Terrengsjevnhet : ujevn 1 2 3 4 5 jevn Bratthet %: Mindre enn 40% Mer enn 40% Værforhold: Sol Regn Skyet Snø Dagens produksjon (m 3 /dag): Antall sortiment:.. Under vegetasjon L M H
Fylles etter 5 timer av effektivt aktivitet (uten pauser) Hvor mye du tenker, bestemmer, beregner, husker undersøker, ser etc.? Hvor mye fysisk aktivitet krevet oppgaven? Hvor mye tidspress hadde du for å utfører oppgaven? Hvor mye vellykket var du i å oppnå det du ble bedt om å gjøre? Hvor hardt måtte du jobbe for å oppnå din prestasjonsnivå? Hvor usikker, motløs, stresset og irritert var du?
Vedlegg 2: